Investigadores da Universidade de Toronto, no Canadá, desenvolveram um novo tipo de células solares mais eficientes que as existentes e que podem ser fabricadas a temperaturas mais baixas, aumentando o número de possíveis aplicações com menos custos.
As novas células são fabricadas com perovskita, um mineral que apresenta como propriedades a supercondutividade, que converte a radiação solar em eletricidade, sendo já considerado o futuro da tecnologia fotovoltaica.
A descoberta recente do potencial deste mineral poderá aumentar a eficiência energética dos painéis solares e, assim, expandir a sua utilização. Perovskita está inserida na classe de minerais e é excelente a absorver luz e a converter essa radiação solar em eletricidade: a receita ideal para um painel solar.
Em menos de cinco anos de estudos, a perovskita atingiu a eficiência que outros materiais levaram 30 anos para alcançar. Pesquisas apontam para um aproveitamento de 22% da radiação solar, índice igual ao de alguns tipos de células solares já à venda. A perovskita também é mais barata do que o silício, mineral que atualmente representa 90% do mercado.
“O uso da perovskita em células solares é revolucionário”, os cientistas acreditam que em poucos anos a perovskita deve atingir a mesma eficiência do sicílio monocristalino, que tem eficiência de 25% e é o mais potente. Para que se possa comercializar, a eficiência destas células tem que ser acima de 15%.
Uma célula solar de perovskita, que inclui um composto estruturado do mineral, é capaz de absorver a luz em quase todos os comprimentos de onda visíveis, pelo que é promissora para captar, com maior eficiência e menores custos, a energia solar para produção de eletricidade.
Os entraves ao desenvolvimento desta tecnologia fotovoltaica têm sido a toxicidade de alguns dos componentes e a sua rápida deterioração na presença de humidade.
Cientistas e empresas estão a tentar melhorar a eficiência e estabilidade destes dispositivos, prolongando a sua durabilidade e substituindo materiais tóxicos, como o chumbo, por outros mais seguros, além de combinar a tecnologia com outras que têm por base materiais como o silício.
«Potencialmente, células solares de perovskita e de silício podem agregar-se para melhorar ainda mais a eficiência energética, mas só com avanços nos processos de baixa temperatura», sustentou um dos investigadores da Universidade de Toronto, Hairen Tan.
Atualmente, todos os painéis solares fotovoltaicos comercializáveis são feitos de ‘lascas’ de cristais de silício, que têm de ser processados com uma extrema pureza, o que requer temperaturas superiores a 1.000ºC e grandes quantidades de solventes perigosos.
Em contrapartida, as células solares de perovskita dependem de uma camada de cristais minúsculos, sendo que cada cristal é cerca de mil vezes mais fino do que um fio de cabelo. Trata-se de materiais de baixo custo e sensíveis à luz.
Uma vez que a perovskita pode ser misturada num líquido criando uma espécie de ‘tinta solar’, significa que pode ser impressa em vidro, plástico e noutros materiais através de um processo de impressão a jato, defendem os cientistas.
Para gerarem eletricidade, os eletrões que são estimulados pela energia solar têm de ser extraídos de cristais, de forma a que possam fluir através de um circuito. A extração é feita numa camada especial chamada camada selectiva de electrão (ESL, na sigla em inglês).
Um dos grandes desafios no desenvolvimento de células solares de perovskita é o fabrico de um bom ESL. Hairen Tan e a sua equipa conceberam uma nova reação química que permitiu produzir um ESL de nanopartículas numa solução, diretamente no topo do elétrodo. Apesar de o calor ser necessário, o processo mantém-se abaixo dos 150ºC, uma temperatura mais baixa do que o ponto de derretimento de muitos plásticos.
As novas nanopartículas são revestidas por uma camada de átomos de cloro, que as ajuda a ligar-se à camada de perovskita no topo da célula, permitindo uma extração eficiente de eletrões.
Na experiência, cujos resultados foram publicados na revista Science, o grupo de investigadores conseguiu manter mais de 90% da eficiência das células solares de perovskita após 500 horas de utilização.
O método testado pela Universidade de Toronto abre, de acordo com os cientistas, a perspetiva para uma série de usos para as células solares de perovskita, como telemóveis e janelas de edifícios.
Utilização de Perovskita em vidro
Fontes: Revista Ecoturismo, Ambiente Magazine, Instalador
